中国农业科学院草原研究所土壤健康培育与功能提升团队在《Advanced Science》发文!

土壤有机碳（SOC）是维系草地生态系统功能、缓解气候变化和保障食物安全的重要基础。草地退化会显著削弱土壤碳汇能力，而禁牧（Grazing exclusion, GE）作为退化草地恢复的重要自然解决方案，虽已被广泛应用，但“禁牧多久最合适”一直缺乏全国尺度的定量证据。

近日，国际期刊《Advanced Science》发表了题为“Optimal Grazing Exclusion Duration to Enhance Soil Carbon Sequestration in Degraded Grasslands”的研究论文，由中国农业科学院草原研究所联合中国农业大学、天津师范大学和荷兰瓦赫宁根大学等单位共同完成。中国农业科学院草原研究所博士后张斌为论文第一作者，唐士明研究员和金轲研究员为共同通讯作者，中国农业科学院草原研究所已毕业硕士研究生孙崇之（现中国农业大学博士研究生）、天津师范大学薛冬梅研究员、荷兰瓦赫宁根大学Paul Christiaan Struik教授、中国农业科学院草原研究所张桐瑞副研究员、刘佳月助理研究员、邢婷婷助理研究员以及博士后刘自扬为共同作者。该研究基于我国草地生态系统125项研究的4257组配对观测数据，系统评估了禁牧对退化草地土壤有机碳含量和储量的影响，并进一步揭示了降水条件对禁牧固碳效应及其最优年限的调控作用。研究结果表明，禁牧可使土壤有机碳含量和储量平均分别提高34.12%和24.56%，且这一恢复效应在高寒草原、草甸草原、典型草原和荒漠草原中总体上具有一致性（图1）。

图1  禁牧对土壤有机碳影响。（a）整合分析研究站点分布图；（b）禁牧与放牧区域土壤有机碳对比；（c）禁牧年限对土壤有机碳的影响；（d）年降水对土壤有机碳的影响。

进一步分析发现，禁牧促进土壤碳汇恢复并非“时间越长越好”，而是呈现明显的非线性变化规律。从全国平均水平看，禁牧约10年即可达到平均恢复效应，之后增幅逐渐放缓。研究表明，MAP是决定禁牧固碳效果的关键因子：在MAP>500 mm的区域，达到平均SOC恢复水平仅需约2.35年；在300–500 mm区域约需4年左右；而在MAP<300 mm的干旱区，则往往需要数十年（图2）。

图2  放牧与禁牧条件下土壤有机碳含量及储量的比较。a和b分别展示土壤有机碳含量与储量随禁牧持续时间的变化趋势；c和d分别呈现禁牧持续时间与年均降水量对土壤有机碳含量及储量的交互作用。

基于此，本研究构建了全国尺度草地最优禁牧年限空间分布格局，为不同区域实施差异化禁牧年限管理提供了直接依据。

图3  中国草地实现平均土壤有机碳恢复效应的最优禁牧年限空间分布

研究还表明，若在全国70%的退化草地实施禁牧，10年内土壤可累计固持约1.52 Pg C，相当于全球年度化石燃料排放量的约17%。与此同时，与补播、表土移除等恢复措施相比，禁牧具有更高的成本效益。这表明，禁牧不仅是提升退化草地土壤碳汇能力的重要手段，也可为我国退化草地恢复、草地碳汇管理及气候变化应对提供重要科技支撑。

该研究得到国家重点研发计划（2024YFD1300300）、内蒙古青年人才项目（2023NMRC003）、北方农牧业技术创新中心（2023RC-CYY-2）、中国农业科学院草原研究所人才计划（CAAS-ASTIP-27- GRI - 02 - CAASIGR2025JQ02）、国家自然科学基金（32503298）、中国博士后科学基金（2024MD764025）和内蒙古自治区自然科学基金（2025QN03130）等项目支持。

原文信息：Advanced Science, 2026, DOI: 10.1002/advs.202522212